12. Sınıf Kimya · Ünite 2
Gizli Şekiller: Moleküllerin Üç Boyutlu Dünyası
VSEPR kuramını kullanarak BeH2, H2O, BH3, NH3 ve CH4 moleküllerinin üç boyutlu geometrilerini karşılaştırıp örüntüler keşfedeceğiz.
Kazanım KİM.12.2.3 · 40 dk okuma
Moleküllerin Şekli Neden Önemlidir?
Atomlar kovalent bağ kurarak molekülleri oluşturduğunda uzayda rastgele bir şekilde dizilmezler. Elektronlar eksi yüklü oldukları için birbirlerini iterler. Bu nedenle merkez atomun etrafındaki bağlar ve elektron çiftleri, birbirlerinden en uzak olacakları şekilde konumlanarak molekülün üç boyutlu geometrisini oluşturur. Bu itme dengesini açıklayan modele VSEPR (Değerlik Katmanı Elektron Çifti İtme) kuramı diyoruz.
3 Atomlu Moleküller: BeH2 ve H2O Karşılaştırması
Merkezinde bir atom ve ona bağlı iki atom olan molekülleri ele alalım. BeH2 (Berilyum hidrür) molekülünde Berilyum atomunun üzerinde ortaklanmamış elektron çifti bulunmaz. İki hidrojen atomu birbirini maksimum düzeyde iterek merkez atomla düz bir çizgi oluşturur ve molekül 'Doğrusal' geometriye sahip olur.
H2O (Su) molekülü de 3 atomludur ancak merkezdeki Oksijen atomunun üzerinde iki adet ortaklanmamış elektron çifti bulunur. Bu elektron çiftleri görünmez balonlar gibi davranarak hidrojenleri aşağıya doğru iter. Sonuç olarak molekül bükülür ve 'Açısal' (kırık doğru) geometri oluşur.
4 Atomlu Moleküller: BH3 ve NH3 Karşılaştırması
Şimdi toplam dört atomdan oluşan moleküllere bakalım. BH3 (Bor trihidrür) molekülünde merkez Bor atomunda boşta elektron çifti yoktur. Üç Hidrojen atomu merkez atomun etrafında eşit aralıklarla yayılarak bir üçgen yüzey oluşturur. Bu geometri 'Düzlem Üçgen' olarak adlandırılır.
Buna karşılık NH3 (Amonyak) molekülünde merkez Azot atomunun üzerinde bir adet ortaklanmamış elektron çifti bulunur. Bu elektron çifti üç hidrojen bağını tek bir yöne doğru bastırarak üç boyutlu bir piramit görünümü yaratır. Bu geometriye 'Üçgen Piramit' denir.
5 Atomlu Molekül: CH4
Merkezde bir Karbon ve ona bağlı dört Hidrojen atomu içeren CH4 (Metan) 5 atomlu bir moleküldür. Karbon atomunun üzerinde ortaklanmamış elektron yoktur. Dört bağ uzayda birbirinden en uzağa yerleştiğinde, her bir yüzü eşkenar üçgen olan üç boyutlu bir piramit yapısı ortaya çıkar. Bu kusursuz geometriye 'Düzgün Dört Yüzlü' (Tetrahedral) diyoruz.
Gizli Şekiller: Moleküllerin Üç Boyutlu Dünyası: Alıştırma Soruları
1. BeH2 ve H2O moleküllerinin her ikisi de toplam 3 atomdan oluşmasına rağmen uzaysal geometrileri birbirinden farklıdır. Bu durumun temel nedeni aşağıdakilerden hangisidir?
- A) A) Merkez atomların elektronegatifliklerinin aynı olması
- B) B) H2O molekülünde oksijen atomu üzerinde ortaklanmamış elektron çiftlerinin bulunması
- C) C) BeH2 molekülünün apolar, H2O molekülünün polar kovalent bağ içermesi
- D) D) Berilyum ve Oksijen atomlarının aynı periyotta yer alması
Cevabı göster
Doğru cevap: B) B) H2O molekülünde oksijen atomu üzerinde ortaklanmamış elektron çiftlerinin bulunması
H2O molekülündeki merkez atom olan Oksijen üzerinde iki adet ortaklanmamış elektron çifti vardır. Bu çiftler hidrojen bağlarını aşağı doğru iterek molekülün açısal (kırık doğru) olmasını sağlar. BeH2'de bu elektron çiftleri olmadığı için molekül doğrusaldır.
2. VSEPR kuramına göre toplam 5 atomdan oluşan (1 merkez, 4 bağlı atom) ve merkez atomunda ortaklanmamış elektron çifti bulunmayan CH4 molekülünün geometrisi aşağıdakilerden hangisidir?
- A) A) Doğrusal
- B) B) Düzlem Üçgen
- C) C) Üçgen Piramit
- D) D) Düzgün Dört Yüzlü
Cevabı göster
Doğru cevap: D) D) Düzgün Dört Yüzlü
Merkez atomun etrafında ortaklanmamış elektron içermeyen 4 adet bağ elektronu bulunduğunda, bu bağlar uzayda birbirinden en uzağa kaçarak yaklaşık 109.5 derecelik açılarla düzgün dört yüzlü (tetrahedral) geometriyi oluşturur.
3. Öğrenciler laboratuvarda uzay-dolgu modellerini kullanarak BH3 ve NH3 moleküllerini oluşturmuşlardır. İki modelin de 4 atomlu olmasına rağmen NH3'ün daha yüksek hacimli ve piramit gibi göründüğünü fark etmişlerdir. NH3'ün BH3'ten farklı olarak üçgen piramit olmasının nedeni hangisidir?
- A) A) NH3 molekülünde merkez atomun daha fazla bağ yapması
- B) B) BH3 molekülündeki hidrojen atomlarının daha büyük olması
- C) C) NH3'teki azot atomunun üzerinde bir adet ortaklanmamış elektron çiftinin bulunması
- D) D) BH3 molekülünün oktet boşluğunun olmaması
Cevabı göster
Doğru cevap: C) C) NH3'teki azot atomunun üzerinde bir adet ortaklanmamış elektron çiftinin bulunması
BH3'te merkez atomun etrafındaki 3 bağ aynı düzlemdedir (düzlem üçgen). NH3'te ise merkez atom olan Azot'un tepesindeki ortaklanmamış elektron çifti bağları aşağı iterek piramit yapısını oluşturur.
4. Aynı periyotta yer alan merkez atomların oluşturduğu CH4 ve BeH2 moleküllerinin merkez atomlarının yaptığı hibritleşme türleri sırasıyla aşağıdakilerin hangisinde doğru verilmiştir?
- A) A) sp3 ve sp
- B) B) sp2 ve sp3
- C) C) sp ve sp2
- D) D) sp3 ve sp2
Cevabı göster
Doğru cevap: A) A) sp3 ve sp
CH4 molekülünde karbon atomu 4 doğrultuya sahip olduğu için sp3 hibritleşmesi yaparken, BeH2 molekülünde berilyum atomu 2 doğrultuya sahip olduğu için sp hibritleşmesi yapar.
5. 'Bir merkez atom X ve ona bağlı üç Y atomundan oluşan XY3 yapısındaki tüm moleküllerin geometrisi düzlem üçgendir.' diyen bir öğrencinin sunduğu bu hipotezi çürütmek isteyen öğretmenin aşağıdaki moleküllerden hangisini örnek göstermesi en bilimsel kanıt olur?
- A) A) BH3
- B) B) NH3
- C) C) CH4
- D) D) BeH2
Cevabı göster
Doğru cevap: B) B) NH3
NH3 molekülü formül olarak XY3 yapısına uyar ancak merkez atomunda (N) bulunan bir adet ortaklanmamış elektron çiftinden dolayı geometrisi düzlem üçgen değil, üçgen piramittir. Bu örnek öğrencinin aşırı genellemesini çürütür.